Werkstoffe der Mikro- und Nanotechnologie - Modultafeln der TU Ilmenau

Zulassung zur Klausur nur bei erfolgreich absolviertem Praktikum und erfolgreicher Seminarteilnahme, die durch einen Vortrag von 30min Dauer mit anschliessender Diskussion zu belegen ist.

Knowledge in materials, physics, and chemistry on bachelor level.

Gute Grundkennte in Werkstoffe, Physik, Chemie, Elektrotechnik, Mechanik auf Bachelorniveau

Students are able to explain the mechanical and functional properties of materials in micro- and nanotechnology starting from the microscopic and submicroscopic structure. The can analyze changes in the properties and judge them for their applicability in new applications and can develop strategies for their implementation.
Students know the various materials in micro- and nanotechnology and in sensorics. They gain knowledge about the basic materials properties, their application and the fabrication of such materials.
The students know the basics of fabrication of highly integrated circuits, the preparation of microsystems and sensors and how the materials have to be selected.
Various methods and steps, materials and their control and analysis are treated for selected applications.
In the seminar, the students gain deeper knowledge for selected examples, and they learn how to search information and how to present this in a talk and to discuss the problems.

Die Studierenden sind in der Lage, mechanische und funktionale Eigenschaften der Werkstoffe im Mikro- und Nanometerbereich aus ihren mikroskopischen und submikroskopischen Aufbauprinzipien zu erklären und Eigenschaftsveränderungen gezielt zu analysieren, zu bewerten und für neue Anwendungen zu synthetisieren. Das Fach vermittelt Fach-, Methoden- und Systemkompetenz.

Materials for micro- and nanotechnology
1. Introduction
2. Thin films, deposition, transport mechanisms in thin films
2.1. basic processes during deposition
2.2. Epitaxy / Superlattices
2.3. Diffusion
2.4. Electromigration
2.5. functional properties of thin films
3. Mesoscopic Materials
3.1. Definition
3.2. Quantum interference
3.3. Applications
4. liquid crystals
5. carbon materials
6. Gradient materials
7. Properties and treatment of materials in basic technologies of micro- and nanotechnology
7.1. Lithography
7.2. Anisotropic etching
7.3. coating
7.4. LIGA-method
7.5. materials for packaging technology
8. materials for sensorics
9. materials for plasmonics
10. materials for energy conversion and storage

Werkstoffe der Mikro- und Nanotechnologie

1. Einführung
2. Dünnschichtzustand, Schichtbildung und Transportvorgänge in dünnen Schichten                          
2.1. Elementarprozesse beim Schichtaufbau
2.2. Epitaxie / Supergitter
2.3. Diffusion
2.4. Elektromigration
2.5. Spezielle funktionale Eigenschaften dünner Schichten
3. Werkstoffe im mesoskopischen Zustand
3.1. Definition
3.2. Quanteninterferenz
3.3. Anwendungen
4. Flüssigkristalle
4.1. Definition
4.2. Strukturen thermotroper Flüssigkristalle
4.3. Dynamische Streuung und Anwendungen
5. Kohlenstoff-Werkstoffe
5.1. Modifikationen des Kohlenstoff
5.2. Interkalation des Graphit
5.3. Fullerene
5.4. Nanotubes
6. Gradientenwerkstoffe
6.1. Gradierung durch Diffusion
6.2. Gradierung durch Ionenimplantation
7. Verhalten und Behandlung der Werkstoffe in den Basistechnologien der Mikro- und Nanotechnik
7.1. Lithografie
7.2. Anisotropes Ätzen
7.3. Beschichten
7.4. LIGA-Technik
7.5. Aufbau- und Verbindungstechnik
Die Vorlesung wird durch ein Praktikum begleitet.

Scriptum, powerpoint, computer demos, animations, specialized literature

Specialized literature will be given in the course.
1. Introduction to nanoscience and nanomaterials. Agrawal. World Scientific.
2. Materials for microelectronics. Elsevier.
3. Werkstoffwissenschaft / W. Schatt; H. Worch / Wiley- VCH Verlag, 2003
4. Menz, W.; Mohr, J.; Paul, O.: Mikrosystemtechnik für Ingenieure. – Wiley-VCH, 2005
5. Grundlagen der Mikrosystemtechnik: Lehr- und Fachbuch / G. Gerlach; W. Dötzel / Hanser, 1997
6. Sensorik: Handbuch für Praxis und Wissenschaft / H.- R. Tränkler; E. Obermeier / Springer, 1998
7. Mikrosytemtechnik / W.-J. Fischer / Würzburg: Vogel, 2000
8. Schaumburg, H.: Sensoren / H. Schaumburg / Teubner, 1992
9. Frühauf, J.: Werkstoffe der Mikrotechnik; Hanser Verlag 2005
10. Mescheder, U.: Mikrosystemtechnik; Teubner-Verlag, 2004

Pflichtevaluation:

Freiwillige Evaluation:

Hospitation: